化工立體化學

化工立體化學1第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一同分異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)、官能團異構(gòu)、官能團位置異構(gòu)、互變異構(gòu)等構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)對映異構(gòu)非對映異構(gòu)2第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一6.1旋光性和比旋光度5.1.1旋光性偏振光:只在一個平面上振動的光，稱為平面偏振光，簡稱偏振光或偏光。

旋光性物質(zhì)：能使偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，叫做旋光性；具有旋光性的物質(zhì)，叫做旋光性物質(zhì)。

右旋物質(zhì)：能使偏振光的振動方向向右旋的物質(zhì)，叫做右旋物質(zhì)，用“d”或“+”表示。

左旋物質(zhì)：能使偏振光的振動方向向左旋的物質(zhì)，叫做左旋物質(zhì)，用“l(fā)”或“-”表示。3第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一6.1.2比旋光度旋光度():在旋光儀中被測出的使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度。旋光儀：光源起偏鏡光源起偏鏡檢偏鏡旋轉(zhuǎn)角檢偏鏡偏振光偏振光4第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一比旋光度：盛液管為1分米長，被測物濃度為1g/ml時的旋光度。[]lt×=caal式中：α為旋光儀測得試樣的旋光度；c為試樣的質(zhì)量濃度，單位g.ml1;

l為盛液管的長度，單位dm。

t測樣時的溫度。為旋光儀使用的光源的波長(通常用鈉光，以D表示)。5第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一6.2分子的手性和對映異構(gòu)這兩個模型的關(guān)系就像左手和右手的關(guān)系一樣:不能相互疊合，但互為鏡象，稱為分子的手性。與其鏡象不能疊合和分子稱手性分子互為鏡象的兩種構(gòu)型的分子稱為對映異構(gòu)體（對映體）。連有四個各不相同基團的碳原子稱為手性碳原子（或手性中心）用C*表示。6第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一乳酸分子7第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一分子的對稱性四種對稱因素：對稱軸(旋轉(zhuǎn)軸)對稱面(鏡面)對稱中心交替對稱軸(旋轉(zhuǎn)反映軸)是否存在對映異構(gòu)體與分子的對稱性有關(guān)6.3分子對稱因素8第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一(1)對稱軸(旋轉(zhuǎn)軸)設想分子中有一條直線，當分子以此直線為軸旋轉(zhuǎn)360/n（n為正整數(shù)）后，得到的分子與原來的分子相同，這條直線就是n重對稱軸。對稱軸繞對稱軸旋轉(zhuǎn)180°之后對稱軸9第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一(2).對稱面：假如有一個平面可以把分子分割成兩部分，而一部分正好是另一部分的鏡像，這個平面就是分子的對稱面(σ)。對稱面對稱面10第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一(3).對稱中心設想分子中有一個點，從分子任何一個原子出發(fā)，向這個點作一直線，再從這個點將直線延長出去，則在與該點前一線段等距離處，可以遇到一個同樣的原子，這個點就是對稱中心。對稱中心11第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一(4)交替對稱軸(旋轉(zhuǎn)反映軸)：設想分子中有一條直線，當分子以此直線為軸旋轉(zhuǎn)360/n后，再用一個與此直線垂直的平面進行反映，如果得到的鏡象與原來分子完全相同，這條直線就是交替對稱軸。12第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一更迭對稱軸Sn=Cn+σ（垂直于Cn）1956年首次合成了一個有四重更迭軸的分子

900C13第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一非手性分子：具有對稱面、對稱中心或交替對稱軸的分子，能與其鏡象疊合。手性分子：沒有對稱面、對稱中心或交替對稱軸的分子，不能與其鏡象疊合。對稱軸的有無對分子是否具手性沒有決定作用。14第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一既無對稱面也沒有對稱中心的，一般

可判定為是手性分子，有旋光性。

15第15頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一6.4含一個手性碳原子的對映異構(gòu)

1．對映體——互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體。含有一個手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有兩種不同的構(gòu)型，是互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體，稱為對映異構(gòu)體（簡稱為對映體）。對映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個是左旋的，一個是右旋的。所以對映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。16第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一2．對映體之間的異同點（1）物理性質(zhì)和化學性質(zhì)一般都相同，比旋光度的數(shù)值相等，僅旋光方向相反。（2）在手性環(huán)境條件下，對映體會表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，如反應速度有差異，生理作用的不同等。17第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一(S)-(+)-乳酸(R)-()-乳酸()-乳酸mp53oCmp53oCmp18oC[]D=+3.82[]D=-3.82[]D=0pKa=3.79(25oC)pKa=3.83(25oC)pKa=3.86(25oC)151515外消旋乳酸3.外消旋體:等量的左旋體和右旋體的混合物稱為外消旋體，一般用（±）來示。18第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一6.5分子的構(gòu)型6.5.1構(gòu)型的表示方法2)透視式

粗實線在前,虛線在后1)模型19第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一(3)Fischer投影式書寫規(guī)則:①主碳鏈豎寫,命名時編號最小的碳原子寫在最上方.②橫前豎后:以橫線連接的基團在紙平面的前面,以豎線連接的基團在紙平面的后面.Fischer投影式在紙平面內(nèi)轉(zhuǎn)動180°或360°,構(gòu)型不變.但是若在紙平面內(nèi)轉(zhuǎn)動90°或270°,或者離開紙平面翻轉(zhuǎn)180°,將變成它的對映體.20第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一判斷不同投影式是否同一構(gòu)型的方法：（1）將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180°，仍為原構(gòu)型。（2）任意固定一個基團不動，依次順時針或反時針調(diào)換另三個基團的位置，不會改變原構(gòu)型。321第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一（3）對調(diào)任意兩個基團的位置，對調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型不變，對調(diào)奇數(shù)次則為原構(gòu)型的對映體。例如：22第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一5.5.2構(gòu)型的命名法1)

D/L標記法——相對構(gòu)型的標記人為規(guī)定

(+)–甘油醛為D–型,(–)–甘油醛為L–型其它手性化合物相對構(gòu)型的標記則以甘油醛為參照物,通過與甘油醛構(gòu)型間的某種聯(lián)系來確定.D/L標記法多用于糖類和氨基酸的構(gòu)型標記,有一定的局限性.相對構(gòu)型[D、L]與旋光方向[(+)、(–)]沒有任何對應關(guān)系.D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛23第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一D-(-)乳酸L-(＋)乳酸D/L標記法：24第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一2）R/S標記法——絕對構(gòu)型的標記絕對構(gòu)型:分子中原子或基團的實際空間排布.1.次序規(guī)則將原子或基團按先后次序排列的規(guī)則.2.R/S構(gòu)型的確定將與手性碳原子相連的四個原子或基團按次序規(guī)則排列,其優(yōu)先次序假定為a>b>c>d25第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一若d在豎線上

aacbbc

d

d順時針:R構(gòu)型逆時針:S構(gòu)型若d在橫線上

aa

dbbdcc

順時針:S構(gòu)型逆時針:R構(gòu)型26第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一27第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一在費歇爾投影式上進行R/S標記：28第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一在費歇爾投影式上進行R/S標記：29第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一構(gòu)型的表示方法與標記R構(gòu)型與S構(gòu)型的相同手性碳原子互為對映關(guān)系.R/S標記法廣泛用于各類手性化合物的構(gòu)型標記.絕對構(gòu)型[R、S]與旋光方向[(+)、(–)]沒有任何對應關(guān)系.30第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一6.6含兩個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)

1、含兩個不同手性碳原子的化合物這類化合物中兩個手性碳原子所連的四個基團不完全相同。例如：31第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一我們以氯代蘋果酸為例來討論含n個不同手性碳原子的化合物，對映體的數(shù)目有2n個，外消旋體的數(shù)目2n-1個。32第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一不呈鏡影關(guān)系的旋光異構(gòu)體為非對映體。非對映體具有不同的旋光能力，不同的物理性質(zhì)和不同的化學性質(zhì)。（2）非對映體33第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一(I)(I)(2)(3)(+)-酒石酸(-)-酒石酸(R)(R)(R)(R)(S)(S)(S)(S)內(nèi)消旋體外消旋體對映體同一物質(zhì)2、含兩個相同手性碳原子的化合物酒石酸、2，3-二氯丁烷等分子中含有兩個相同的手性碳原子。同上討論，酒石酸也可以寫出四種對映異構(gòu)體34第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一外消旋體(racemate):等量對映體的混合物，可用適當?shù)姆椒ú鸱?。?nèi)消旋體(meso)：分子內(nèi)部形成對映兩半的化合物(有平面對稱因數(shù))。內(nèi)消旋體無旋光性(抵消),不能分離成光活性物質(zhì)35第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一（2S,3R）酒石酸分子中的對稱面和對稱中心對位交叉式構(gòu)象對稱中心36第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一（2S,3R）酒石酸分子中的對稱面和對稱中心全重疊式構(gòu)象對稱面37第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一答案：(1)、(3)、(4)問題：下列化合物屬于手性分子的是？38第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一1.2.答案：1、2、4是相同的化合物，3與它們互為對映體。答案：1和3是對映體，2與它們互為非對映體。問題：下列哪些是相同的化合物，哪些是對映體？SRSSSRRRRS39第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一答案：(1)(2R,3R),(2)(2R,3S),(3)(2S,3S)，(4)(2R,3S),(1)和(3)是對映體，(2)和(4)是同一化合物，(1)和(2)、(3)和(2)是非對映體。問題：指出下列化合物的關(guān)系40第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一6.7環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)（?。áⅲá＃á。┖停áⅲ┗颍á＃┦琼樂串悩?gòu)，（ⅱ）和（ⅲ）是旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)（對映異構(gòu)）同一化合物41第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一ClBr環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)**ClHBrHClHBrH對映體ClHHBrClHHBr對映體反-順-42第42頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一B